Análise de comportamento de eficiência energética de um pequeno edifício construído com módulos multifuncionais

Abstract

O consumo energético dos edifícios representa 40% do consumo energético total da União Europeia. Deste modo, é imperativo que se reduzam as necessidades energéticas dos edifícios, aplicando soluções de eficiência energética. O objetivo do presente trabalho passa por avaliar o impacto da inserção de água na solução construtiva do edifício através de um modelo calibrado, com recurso a um protótipo presente no laboratório de tecnologias mecânicas do departamento de engenharia mecânica, da universidade de Aveiro. Assim, foi necessário realizar um estudo pré-laboratorial, de modo a garantir que a temperatura dentro do edifício, com e sem água, garantia os critérios estabelecidos. Após validação do perfil procedeu-se à atividade laboratorial. Desta forma, foi possível retirar um modelo matemático de primeira ordem que representa a variação de temperatura com algum rigor, sendo que foi útil na fase de calibração, possibilitando a calibração e validação do modelo, e, embora com erros, admitindo que o modelo calibrado pode ser mais fidedigno do que o modelo apresentado na presente dissertação. De seguida, elaborou-se um plano que envolvia duas localizações distintas que representam, em si, dois climas distintos: Helsínquia (clima frio) e Lisboa (clima temperado). Posteriormente, foram elaborados vários perfis de utilização do mesmo, nomeadamente um perfil para utilização do mesmo como dormitório, como escritório e como ginásio. Deste estudo foi possível verificar um impacto claro nos consumos energéticos em Lisboa chegando a ser de 17,52 %. Em contrapartida, foi possível comprovar neste trabalho que o impacto em Helsínquia não é sequer dessa ordem e revela-se praticamente nulo. Observou-se adicionalmente a possibilidade de se indicar o setback como uma solução paralela ou direta para combater tanto o consumo elevado, como a potência mínima necessária para o equipamento.

The energy consumption of buildings represents 40% of its total in the European Union. Therefore, it is imperative to reduce the energy needs of buildings by applying energy efficient solutions. The main goal of the present thesis is to evaluate the impact of increasing the thermal inertia of a lightweight constructive solution, using a calibrated module, with the help from a prototype installed in the mechanical technology laboratory of the Mechanical Engineering Department of the University of Aveiro. A computational study was carried out in order to define the operational conditions of the laboratory tests. Based on the experimental results, we were able to adjust a mathematical model of a first-order system which represents the temperature variation with some accuracy. This proved to be an important asset to support the computational model calibration process. This model was successfully calibrated and validated, and it was used to study the impact of the thermal inertia variation of the constructive solution in two distinct locations, representing two distinct climates: Helsinki (cold climate) and Lisbon (mild climate). For this study, several usage profiles were developed, in particular a profile for a bedroom, an office and a gym usage. From this study, it was possible to verify a positive impact on the energy consumption in Lisbon (17.52%). On the other hand, it was also possible to prove that the impact on Helsinki turned out to be practically nil. It was also noted the possibility of indicating a minimum temperature during the non-occupancy period, as a parallel or direct solution to reduce both high consumption and the minimum power required for air conditionin.